土壤固化剂在公路路基施工中的应用

2010-07-25廉桂兴

天津建设科技 2010年5期

□文/廉桂兴

我国公路建设改良土壤的产品仍大多沿用石灰、水泥、工业矿渣、砂或这些材料的混合物，随着环境保护对道路工程用石料、河砂、山砂等自然资源开采的严格限制，土壤固化剂作为一种广泛易得而又环保、经济的新型替代材料具有现实的意义。土壤固化剂是无毒、无害、无污染的环保高聚类有机溶液，可广泛地用于各种土壤、砂石材料的固化，还具有抗压强度高、万能兼容、高斥水性等特点，是一种万能的离子类固化材料，用其稳定各种土壤均能满足各等级公路路基施工技术规范要求。

土壤固化剂是一种加入土壤中的外加剂，将其掺入土壤中与含有一定水分的土壤混合后，发生一系列物理-化学反应，降低土壤颗粒间的排斥力，破坏土壤颗粒间的吸附力，同时还置换出土粒表面的水分子并生成一种不可溶解的终合物，发挥类似水泥的凝固作用，对土壤的压实度有着直接作用；而且缩小了土壤颗粒之间的空隙，使其承载能力加强，从而达到高斥水性、高压实度、强承载力和抗压强度。

施工工艺

路拌法施工

（1）测量放线。用全站仪按坐标法测量恢复中线，每10 m设一排桩并根据路基设计宽度放出路基边线，为保证路基有效压实度和边坡的稳定，在放路基边线时应使两侧边线各宽出20～40 cm为宜。精确放出水准测量线，确定纵横断面的标高并按设计高程在侧钎上做好标记，在进行水准高程控制时应考虑到松铺系数。

（2）备土整平。根据施工阶段所需的土方量拉入施工段路床，按测定的高度和宽度进行大致整平，整平方法一般采用人工配合推土机。

（3）喷洒固化剂、湿拌。首先选取有代表性的点测试含水率，精确计算作业段所需的补水总量，根据施工天气和土质，含水量宜大于最佳含水率1%～2%；然后计算作业段的体积，按单位体积应加固化剂数量计算所需的固化剂用量；最后将计算出来的补水量和固化剂一并倒入洒水车并充分搅拌均匀，稀释后均匀地洒在作业段内。喷洒土壤固化剂水溶液时，宜采用压力式洒水车或喷管式洒水车，喷洒应均匀，中途不得停车。直接掺入混合料中的固化剂水溶液应分2次喷洒，首次先喷洒40%，用机械拌和不得少于2遍，再喷洒40%拌和2遍，其余20%的固化剂水溶液应在碾压成型后喷洒封层。

（4）闷料。混合料拌和均匀后即可进行闷料，砂土闷料时间不少于6 h；粘土不少于10 h，但不超过2 d。

（5）摊布水泥。首先将水泥用量进行计算，将施工路段划成若干个方格，每个方格按计算的水泥袋数堆放水泥，进行摊布。在摊布时应派专职施工人员控制每一个方格内的水泥数量，保证厚度和宽度，表面应没有空白的位置，也没有水泥过分集中的位置，平面力求平整。摊料过程中，应将超尺寸颗粒及其他杂物捡除。

（6）补水、再次拌和。闷料后，再次测定混合料的含水率，确定是否还需补水，然后用路拌机或其他合适的拌和机械进行拌和，拌和完成的标志是混合料颜色一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”，没有素土夹层且水分合适、均匀。

（7）固化土初压、整平。混合料拌和均匀后，要立即用推土机初步排压，人工挂线精确整平，再用平地机进行整型。整平过程中，对于局部低洼处，应用齿耙将其表层厚度耙松5 cm以上并用新拌的混合料进行找补整平，整平时切忌在光滑的平面上进行薄层找补。

（8）碾压。整型后应在最佳含水量时压实，要根据路宽、压路机轮距的不同，制定相应的碾压方案。通常采用l 8T-22T振动压路机，先静压一遍再对固化土层进行压实作业。具体碾压时，应本着“先轻后重，先慢后快，先两边后中间，先静压后振动”的原则，速度控制在头2遍是低速，1.5～1.7 km/h为宜，以后可用2.0～2.5 km/h的碾压速度。

碾压采用纵向进退式，压路机轮迹一般要求重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完固化土面全宽时，即为一遍。碾压过程中固化土的表面应始终保持潮湿，如表层水分蒸发过快应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮、剪切推移现象，应及时翻开重新拌和。整个施工过程从水泥摊布到碾压必须在水泥终凝期内完成。

碾压过程中施工接缝处应搭接拌和。第1段拌和后，留出5～8 m不进行碾压，在第2段施工时再将前段余留的未碾压段添加适量水泥和土壤固化剂水溶液重新拌和，与第2段相连一起进行碾压。

（9）养管。固化土层每一段碾压完成并经压实度检查合格后应立即中断交通，开始养护，时间为一周。养生方法有洒水养生，要求路面保持湿润；覆盖塑料薄膜养生，要求用土埝纵横向封实住；乳化沥青做下封层养生，条件为基层的面层为沥青层。铺土养生，条件为上层继续施工固化土层。

集中拌和法施工

对于二级和二级以下的公路，若无合适的强制式厂拌设备，也可以将混合料集中在路旁的料场用人工配合挖土机的方式进行拌和。集中拌和法施工应符合下列要求。

（1）土应粉碎，防止团块。

（2）应严格按所选定的固化土配合比配料,固化剂称量必须准确。

（3）出料时，混合料的含水量应大于最佳含水率1%～2%。

（4）进入料斗的素土干湿状态应基本一致，固化剂水溶液宜当天配制，当天使用。

（5）经拌和均匀的固化土混合料应立即运输到铺筑现场进行施工。若运距远，运输过程中宜加以覆盖，以防水分过早蒸发。

（6）运输距离与时间应能保证使固化土在凝结时间内碾压完毕。

（7）宜采用自卸式运输车与摊铺、碾压机械相配套，做到随拌随运随铺随压。

（8）固化土铺筑前，下承层表面应拉毛、去除杂物、洒水湿润。

（9）到场的固化土混合料可按数量均匀分散地直接卸于下承层面上，避免集中堆料过高，造成松实不一致。

（10）摊铺可采用各类摊铺机，亦可采用人工加抓斗式挖掘机联合摊铺。在较低等级道路上，没有摊铺机时，可采用自动平地机摊铺，根据铺筑层的厚度和要求达到的压实干密度，计算每车混合料的摊铺面积；将混合料均匀地卸在路幅中央，路幅宽时也可将混合料卸成两行；用平地机将混合料按松铺厚度摊铺均匀；设一个3～5人的小组，携带一辆装有新拌混合料的小车，跟在平地机后面，及时铲除粗集料“窝”，补以新拌均匀的混合料并与粗集料拌和均匀。

（11）应避开雨天施工。固化土施工应在连续2～3 d无雨的条件下才可正常进行；确保场地排水通畅；现场应配备防雨遮挡物，尚未碾压已遭雨淋的固化土混合料可作素土使用。

（12）固化土混合料的整型、碾压、成型等与路拌法相同。

经济效益和环境效益分析

土壤固化技术用于高速公路工程，显著的价值在于其经济性和环保性。以土固精牌土壤固化剂为例，其经济效益和环境效益分析见表1-表3。

表1 传统材料施工道路基层每km能耗

表2 土固精牌土壤固化剂代替砂石料修筑道路基层每km能耗

表2的计算依据为每减少1万t水泥的用量，减少5 200 t CO2气体的排放量；每减少1万t石灰使用量，减少8 000 t CO2气体的排放量；每减少1万m3的碎石用量，能够使约300 m3的植被得到保护；每减少1万t水泥的用量，节省煤炭约2 400 t；每减少1万t石灰使用量，节省煤炭约3 000 t；每减少1万m3材料汽车运输（200 km），节省燃料油约70 t；每减少1万m3筑路材料，减少料场占地约800 m2。